【技术实现步骤摘要】
一种月球轨道器影像与巡视器导航相机图像配准方法
[0001]本专利技术属于月面条件下的跨尺度、大倾角、点模糊、多源图像配准领域,具体涉及一种月球轨道器影像与巡视器导航相机图像配准方法。
技术介绍
[0002]图像配准被定义为把不同时间不同角度不同传感器拍摄的图像叠加,来将多个图像的信息组合在一起的过程。图像配准研究的主要问题是对于一些有重叠区域的不同图像,利用描述不同图像的特征或图像本身,比较他们之间的相似关系,从而找到重叠区域以及不同图像之间的对应关系,将移动图像的每个像素对应到参考图像上实现对准。图像配准是一项综合性的任务,在不同的问题中有针对当前问题设计出的不同的方法,其包含的共性问题就是要找到一种变换来实现两幅图像或者多幅图像之间的匹配,大多数图像配准流程大致包括了四个步骤:第一步是特征提取,第二步是特征匹配,这两个步骤是图像配准的关键,第三步是估计变换模型的参数,最后进行图像重采样以及变换的操作。
[0003]传统的图像配准方法可以分为两种,其中一种是基于区域来完成配准,另一种是基于特征点,再进一步获取匹配关系。基于区域完成配准的方法总体来说就是在选择基准图像后,把一些相关的指标极大化,从而期望找到最佳的对应位置。归一化互相关算法是比较经典的方法,但运算量大、极大值也不够显著,适用于同源图像配准,相位相关算法适用于异源图像但受噪声影响较大,异源图像配准中应用更为广泛的方法是用互信息度量统计相关性。这些基于区域的匹配算法的实现一般比较简单,但应用范围较小。基于特征点的匹配在实际运用中较之前者更为广泛。 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种月球轨道器影像与巡视器导航相机图像配准方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤(1)利用巡视器导航相机双目图像,重建月面点云模型,计算月面平面方程与投影变换模型参数,实现单张巡视器导航相机图像月面正投影变换;步骤(2)根据所述单张巡视器导航相机月面正投影图像,基于引入预选区域的DFM配准算法,进行序列月面正投影图像拼接,得到巡视器导航相机月面正投影拼接图像;步骤(3)根据月球轨道器影像与所述巡视器导航相机月面正投影拼接图像,通过均值漂移滤波、阈值分割、形态学处理自动提取月面撞击坑,通过寻找误差最小的仿射变换获取月面撞击坑的匹配关系,得到仿射变换矩阵;步骤(4)根据所述仿射变换矩阵,最终实现月球轨道器影像与巡视器导航相机图像配准,定位导航相机,与真实位置对比以间接评价配准精度。2.根据权利要求1所述的一种月球轨道器影像与巡视器导航相机图像配准方法,其特征在于:所述步骤(1)中,实现单张巡视器导航相机图像月面正投影变换的方法包括:首先定义巡视器导航相机左眼相机的坐标系即为世界坐标系,在月面场景没有提供先验相机参数的情况下,利用COLMAP稀疏重建方法初始化相机内参,结合Bundle Adjustment优化过程拟合出最终的相机的内参数;基于相机的内参数和定义的世界坐标系,利用三维重建计算月面平面方程,再计算单张巡视器导航相机图像四个顶点在月面平面坐标系下的坐标,根据单张巡视器导航相机图像四个顶点在单张巡视器导航相机图像坐标系和月面平面坐标系下的坐标对应关系对单张巡视器导航相机图像进行正射投影;对每一组巡视器导航相机双目图像进行三维重建,从稀疏点云中利用RANSAC方法分割出月面平面,月面平面方程表示为:π1x
c
+π2y
c
+π3z
c
+π4w=0其中,X
c
=(x
c
,y
c
,z
c
,w)
T
是参考坐标系下空间点的齐次坐标,π=(π1,π2,π3,π4)
T
为平面的齐次坐标;计算单张巡视器导航相机图像四个顶点在巡视器导航相机左眼相机的坐标系的位置坐标,单张巡视器导航相机图像中的每一点m与相机坐标系下的坐标X
c
转换关系为:其中,z
c
为深度,m=(u,v,1)
T
是图像坐标系下像素点的齐次坐标,是相机内参数;f
x
与f
y
是CCD摄像机在u轴和v轴方向上的尺度因子,(u
o
,v
o
)
T
是CCD摄像机的主点,记作P;由月面平面方程和点在单张巡视器导航相机图像中的图像坐标建立对应关系,联立得到如下方程:
将z
c
移至方程左边,移项后的方程的右边都是已知量,计算得到:最终求得在巡视器导航左眼相机坐标系下的点X=(x,y,z)
T
的坐标为:其中,w为齐次坐标的参数;在求得单张巡视器导航相机图像四个顶点对应在月面平面上的位置...
【专利技术属性】
技术研发人员:尹继豪,赵欣语,崔林艳,魏晓东,薛斌党,
申请(专利权)人:北京航空航天大学,
类型:发明
国别省市:
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